تعیین نواحی همگن توزیع بارش سالانه در سطح استان گلستان با استفاده از تحلیل خوشه‏ای و روش گشتاورهای خطی

آب و خاک

مقاله 10، دوره 28، شماره 5، آذر 1394، صفحه 1061-1071   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v0i0.26319

نویسندگان

نفیسه حسنعلی زاده^{* 1}؛ ابوالفضل مساعدی²؛ عبدالرضا ظهیری³؛ منوچهر بابانژاد⁴

¹علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

²دانشگاه فردوسی مشهد

³دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

⁴دانشگاه گلستان

چکیده

بررسی ویژگی‌های بارندگی و پهنه‏بندی آن نقش عمده‏ای در استفاده بهینه از منابع آب و خاک و مدیریت مخاطرات محیطی دارد. تعیین نواحی همگن بارش به استفاده مناسب‌تر از منابع آب و مدیریت صحیح‌تر مخاطرات محیطی ناشی از بارش کمک می‏نماید. با توجه به اینکه جهت تحلیل پدیده‏های اقلیمی از جمله بارش، می‌بایست تمامی داده‌ها مربوط به یک منطقه همگن باشد، بر این اساس در این مطالعه سعی شده‌است مناطق همگن از نظر بارندگی سالیانه در استان گلستان با استفاده از داده‌های طولانی‌مدت و تعداد متناسب ایستگاه با به‌کارگیری روش‌های جدیدتر تعیین شوند. برای این منظور از داده‌های ماهانه بارش 29 ایستگاه باران‏سنجی و تبخیرسنجی در سطح استان گلستان از سال آبی 62-1361 الی 91-1390 استفاده شد. با انجام آزمون‏های کیفی تعداد 25 ایستگاه جهت تحلیل باقی ماندند. سپس با استفاده از روش خوشه‏بندی سلسله مراتبی وارد و با کمک متغیرهای مختلف تقسیم‏بندی‏های متفاوت بررسی شد. خوشه‏بندی در حالت 2 خوشه دارای متوسط عرض سیلهوت بالاتری به میزان 48/0 بود. بر این اساس منطقه مورد مطالعه به 2 ناحیه تقسیم شد. سپس همگنی این نواحی مورد بررسی قرار گرفت. از آنجاکه با روش گشتاورهای خطی ضریب چولگی ناحیه‏ای (τ_3^R) از مقدار 23/0 کوچکتر بود، در نتیجه آزمون از آزمون هاسکینگ-والیس جهت بررسی همگنی ناحیه‏ای استفاده شد. برای هر دو ناحیه مقدار آماره آزمون 1>H1 بوده که تأیید بر همگن بودن دو ناحیه می‏باشد. همچنین بالابودن ضریب همبستگی بین ایستگاه‏های یک ناحیه و پائین‌بودن ضریب همبستگی بین ایستگاه‌های دو ناحیه متفاوت، دلیلی دیگر بر تفکیک مناطق هر ناحیه از یکدیگر می‏باشد.

کلیدواژه‌ها

ناحیه‏ بندی؛ تحلیل خوشه‏ ای؛ گشتاور خطی؛ استان گلستان

مراجع

1- خام چین مقدم ف.، صدقی ح.، کاوه ف. و منشوری م. 1389. پهنه‏بندی حداکثر بارش روزانه ایران. نشریه آب و خاک مشهد، جلد 24، شماره 1، ص 106-97.

2- دودانگه ا.، اختصاصی م.ر. و شایق ا. 1392. کاربرد گشتاورهای خطی در تحلیل فراوانی منطقه‏ای و پهنه‏بندی بادهای فرساینده در ایران. علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، جلد 7، شماره 23، ص 41-33

3- رضایی پژند ح .1380. کاربرد آمار و احتمال در منابع آب. انتشارات سخن گستر، 458 صفحه.

4- مساعدی ا.، شریفان ح. و شهابی م. 1386. طرح پژوهشی مدیریت ریسک با شناخت میکروکلیماهای استان گلستان. سازمان هواشناسی کشور، 171 ص.

5- Abdolhay A., Saghafian B., Mohd Soom M. and Ghazali A. 2012. Identification of homogenous regions in Gorganrood basin (Iran) for the purpose of regionalization. Natural Hazards, 61:3. 1427-1442.

6- Abolverdi J., and Khalili D. 2010. Development of regional rainfall annual maxima for soutwestern Iran by L-moments. Water Resour Manage, 24:2501-2526.

7- Chow V.T., Maidment D.R. and Mays L.W. 1988. Applied Hydrology, McGraw –Hill, New York., 572 pp.

8- Dinpashoh Y., Fakheri-Fard A., Moghaddam M., Jahanbakhsh S. and Mirnia M. 2003. Selection of variables for the purpose of regionalization of Iran's percipitation climate using multivariate methods, J. Hydrol, 297:109-123.

9- Eslamian S.S. and Chavoshi-Boroujeni S. 2001. The study of hydrological homogeneity in gauged watersheds of central part of Iran. Sci J Agric, 23:1–30.

10- Guttman N.B. 1993. The use of L-Moments in the determination of regional precipitation climates. J.Climate, 6:12. 2309 – 2325.

11- Gwo-Fong L. and Lu-Hsien C. 2006. Identification of homogeneous regions for regional frequency analysis using the self-organizin g map. J. Hydrology, 324: 1-9.

12- Hosking J.R.M. and Wallis J.R. 1991. Some statistics useful in regional frequency analysis, Res. Rep. RC 17096, IBM Research Division,Yorktown Heights, NY 10598.

13- Hosking J.R.M. and Wallis J.R. 1993. Some statistics useful in regional frequency analysis, Water Resources Res. 29:271-281.

14- Hosking J.R.M. and Wallis J.R. 1997. Regional frequency analysis: an approach based on L-moments., Cambridge University Press, New York , USA.217pp.

15- Kalkstein L.S., Tan G., and Skindlov J.A. 1987. An evaluation of three clustering procedures for use in synoptic climatological classification. J. Climatol. Appl. Meteorol. 26:717–730.

16- Maechler M., Rousseeuw P., Struyf A., Hubert M., and Hornik K. 2012. cluster: Cluster Analysis Basics and Extensions. R package version 1.14.3.

17- National Drought Mitigation Center of United States (NDMC). 1998. Report on drought related effects of El Niño.

18- Ramos M.C. 2001. Divisive and hierarchical clustering techniques to analyze variability of rainfall distribution patterns in a Mediterranean region. J. Hydrology, 57:123–138.

19- Rao A.R. and Hamed K.H. 2000. Flood Frequency Analysis, CRC Press.

20- Rousseeuw P.J. 1987. Silhouette: A graphical aid to the interpretation and validation of cluster analasis, Journal of Computational and Applied Mathematics, 20:53-65.

21- Team R.C. 2012. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing. http://www.R-project.org/.

22- Viglione A., Laio F. and Claps P. 2007. A comparison of homogeneity tests for regional frequency analysis, Water Resour. Res., 43, W03428.

23- Viglione A. 2012. homtest: Homogeneity tests for Regional Frequency Analysis. R package version 1.0-5. http://CRAN.R-project.org/package=homtest

24- Viglione A. 2013. nsRFA: Non-supervised Regional Frequency Analysis. R package version 0.7-11. http://CRAN.R-project.org/package=nsRFA